CN106501888B - 光学膜，及含有该光学膜的发光装置与显示器 - Google Patents

Abstract

一种光学膜及含有该光学膜的发光装置与显示器，该光学膜包含一个第一基材、一个第二基材，及一层散射层，该散射层含有数个量子点与数个散射粒子，所述量子点于接受一个第一色光激发后，会发出一个波长大于该第一色光的波长的第二色光。该发光装置包含该光学膜，及一个发光模块，该发光模块位于该第一基材的一侧并可发出该第一色光，该第一色光进入该散射层并激发所述量子点发出该第二色光，所述各色光经混光后由该第二基材射出。该显示器包含该发光装置，及一个面板，该面板位于该发光装置的一侧，并借由该发光装置所发出的光产生光学效果而呈现影像。该光学膜借由散射粒子提升该第一色光于该散射层的光路径，激发更多量子点达到广色域的目的。

Description

光学膜，及含有该光学膜的发光装置与显示器

技术领域

本发明涉及一种光学膜及含有该光学膜的发光装置与显示器，特别是涉及一种能提升色域的光学膜及含有该光学膜且具有广色域的发光装置与显示器。

背景技术

现有的发光二极管(light emitting diode，LED)发光装置产生白光的其中一种方式是利用量子点(quantum dots)作为发光二极管的发光层，借由不同材料或粒径的量子点受到激发光源照射，发出不同于激发光源的波长的二次光线后混光而得。举例来说，大多是以蓝光作为激发光源，并激发不同粒径的量子点材料以产生红光及绿光，而后便可将红光、绿光，及蓝光以混光的方式形成白光。

然而，现有的以蓝光或紫外光激发产生白光的发光方式，其存在的缺点在于，各色光的光频谱呈现连续分布，因而会使得整体的色纯度降低，当将该发光二极管发光装置应用于一个显示器作为背光源时，便会造成该显示器的色彩表现范围(色域)降低，部分实际的色彩无法呈现。又，色域(color gamut)即是该显示器所能表达的颜色数量所构成的范围区域，也就是其所能表现的颜色范围，而此颜色范围是由红(R)、绿(G)、蓝(B)三种纯色的坐标所围成的三角形面积，三角形的面积越大代表色域范围越广，色域越广的显示器其色彩的表现就越丰富也更为真实。

换句话说，影响该显示器色域呈现能力的主要因素之一即在于背光源的选择，高色域的背光源，该显示器所呈现的颜色会更为丰富，可更接近物体本身的颜色且色彩鲜明，低色域的背光源，则会使该显示器所呈现的颜色产生偏差，而无法完全表现出物体实际的颜色。也就是说，显示器色域的优劣，会直接影响人眼对物体颜色的判断能力，因此，以使用者的角度而言，广色域的显示器一直以来都具有高度的市场需求。

基于上述原因，进一步开发或设计一种能提升色域的光学膜，并将其应用于发光装置与显示器，使该显示器具有优异的色彩表现，以满足市场需求，进而提升经济价值，是为本发明研究改良的重要目标。

发明内容

本发明的目的在于提供一种光学膜。

本发明光学膜包含一个第一基材、一个第二基材，及一层散射层。该第二基材与该第一基材间隔相对，该散射层位于该第一基材与该第二基材间，并含有数个量子点与数个散射粒子，所述量子点于接受一个第一色光激发后，发出一个波长大于该第一色光的波长的第二色光。

较佳地，前述光学膜，该第一色光还能激发所述量子点发出一个波长大于该第一色光的波长的第三色光，该第一色光为蓝光，该第二色光与该第三色光的其中一者为红光，另一者为绿光。

较佳地，前述光学膜，所述量子点的粒径介于1nm至50nm，所述散射粒子的粒径介于1nm至10μm。

较佳地，前述光学膜，该每一个散射粒子具有包覆于其表面的至少一层凝胶层，且该凝胶层的构成材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、硅氧树脂、氨基钾酸酯、聚氨酯橡胶、聚丙烯，或前述的一组合。

较佳地，前述光学膜，所述散射粒子的构成材料选自二氧化硅、二氧化钛、二氧化锗、二氧化锆、三氧化二铝，或前述的一组合。

较佳地，前述光学膜，该第一基材具有相反的一个第一面与一个入光面，及数个位于该入光面的第一微结构，该第二基材具有一个朝向该第一面的第二面、一个相反于该第二面的出光面，及数个位于该出光面的第二微结构，且该散射层位于该第一面与该第二面间；该第一色光经由该第一基材的入光面通过该散射层，并由该第二基材的出光面射出。

较佳地，前述光学膜，所述第一微结构与所述第二微结构的形状为锥形、半圆形、正六角形、不规则的凹凸结构，或前述的一组合。

较佳地，前述光学膜，所述第一微结构突出于该入光面的高度为5μm至25μm，所述第二微结构突出于该出光面的高度为1μm至20μm。

本发明的另一目的在于提供一种含有该光学膜的发光装置。

本发明发光装置包含一个前述的光学膜，及一个发光模块。该发光模块位于该第一基材的一侧，并发出该第一色光，该第一色光经由该第一基材进入该散射层，并激发所述量子点发出该波长大于该第一色光的波长的第二色光，所述各色光经混光后由该第二基材射出。

本发明的又一目的在于提供一种含有该发光装置的显示器。

本发明显示器包含一个前述的发光装置，及一个面板。该面板位于该发光装置的光学膜的一侧，并借由该发光装置所发出的光产生光学效果而呈现影像。

本发明的有益的效果在于：提供一种新颖的光学膜、含有该光学膜的发光装置，及含有该发光装置的显示器，该光学膜借由所述散射粒子提升该第一色光于该散射层的光路径，并增加所述量子点被激发的机率，进而使得所述各色光的光强度能更佳均匀地分布，以令含有该光学膜的发光装置及含有该发光装置的显示器均能达到广色域的目的。

附图说明

图1是一个剖视图，说明本发明发光装置的一个第一实施例；

图2是一个剖视图，说明本发明发光装置的一个第二实施例；

图3是一个俯视图，说明本发明该第二实施例的光学膜的其中一种态样；

图4是一个剖视图，说明本发明含有该发光装置的显示器。

具体实施方式

下面结合附图及实施例对本发明进行详细说明。

参阅图1，本发明发光装置1的一个第一实施例包含一个光学膜2，及一个发光模块3。本发明该第一实施例主要是借由该光学膜2的设置而达到广色域的目的。

该光学膜2包括一个第一基材21、一个与该第一基材21间隔相对的第二基材22，及一层位于该第一基材21与该第二基材22间的散射层23。

该第一基材21具有相反的一个第一面211与一个入光面212，该第二基材22具有一个朝向该第一面211的第二面221、一个相反于该第二面221的出光面222。该第一基材21与该第二基材22由高分子材料所构成，且构成材料可为相同或不同，较佳地，该第一基材21与该第二基材22的构成材料可选自聚对苯二甲酸乙二酯(polyethylene terephthalate，PET)、环状烯烃共聚高分子(cyclo olefin(co)-polymers，COC)、聚亚酰胺(polyimide，PI)、聚醚砜树脂(polyestersulfone，PES)、聚萘二甲酸乙二醇酯(polyethylenenaphthalate，PEN)、聚碳酸酯(polycarbonate，PC)，或前述的一组合。

该散射层23位于该第一面211与该第二面221间，并含有数个量子点231与数个散射粒子232，所述量子点231于接受一个第一色光激发后，可发出一个波长大于该第一色光的波长的第二色光。

详细地说，所述量子点231是一种纳米晶体半导体材料，主要是由II-VI或III-V族化合物所合成的半导体量子点，可于受到激发光的照射后，发出不同于激发光的二次光线，且所述量子点231可借由材料的选择或粒径大小的调整，改变受到激发光照射后的发光波长，从而发出与激发光不同颜色的色光。所述散射粒子232大致均匀地分散于该散射层23中，借由所述散射粒子232可让进入该散射层23的该第一色光于接触所述散射粒子232时产生多次的反射与散射，而增加该第一色光于该散射层23的光路径，以提升光子碰撞所述量子点231的机率，进而增加所述量子点231受激发后所发出的二次光线的强度。

本实施例是利用所述量子点231的粒径控制，以令该第一色光激发所述量子点231而发出波长大于该第一色光的波长的第二色光及第三色光，且该第一色光为蓝光，该第二色光与该第三色光的其中一者为红光，另一者为绿光，便可使其经由混光后而向外发出白光。特别地是，本发明还进一步借由所述散射粒子232增加该第一色光(蓝光)于该散射层23的光路径，以提升该第一色光与所述量子点231的碰撞机率，而增加该第二色光与该第三色光(红光与绿光)的强度，因此，可有效地提升该第二色光及第三色光的转换效率，进而扩大红、绿、蓝三种纯色的坐标所围成的三角形面积，达到广色域的目的。

于本实施例中，所述量子点231的粒径介于1nm至50nm，且较佳地，所述量子点231的粒径是介于2nm至15nm。所述散射粒子232的粒径介于1nm至10μm，且构成材料可选自二氧化硅(SiO₂)、二氧化钛(TiO₂)、二氧化锗(GeO₂)、二氧化锆(ZrO₂)、三氧化二铝(Al₂O₃)，或前述的一组合。

此处要说明的是，前述散射粒子232是透过与四周材料的折射率差异而产生一次性的散射特性，如添加的量过高，则会产生光线透过率骤降的问题。因此，可采用凝胶微包法的方式，即于该每一个散射粒子232的表面包覆至少一层凝胶层(图未示)，便能透过该凝胶层的包覆产生渐变式的折射率变化，较佳地，该凝胶层的构成材料可选自聚甲基丙烯酸甲酯(polymethylmethacrylate，PMMA)、硅氧树脂(silicone)、氨基钾酸酯(urethane)、聚氨酯橡胶(poly urethane)、聚丙烯(polypropylene，PP)，或前述的一组合。由于所述散射粒子232透过该凝胶层产生渐变式的折射率变化，从而可提高光线有效偏折的效率并增加光等效行进的路径，以提升光转换效率，并降低激发光因一次性散射粒子所产生出光效率偏低的特性。

此外，还要说明的是，所述散射粒子232与包覆有该凝胶层的所述散射粒子232除了可分别单独使用外，也可二者同时搭配使用。

该发光模块3位于该第一基材21的一侧，并可发出该第一色光，该第一色光经由该第一基材21的入光面212进入该散射层23，并激发所述量子点231发出波长大于该第一色光的该第二色光与第三色光，所述各色光经混光后由该第二基材22的出光面222射出。该发光模块3可利用现有的发光二极管作为光源，且可依实际需求选择所欲发出的色光，于本实施例中，该发光模块3是以蓝光发光二极管做为光源，而该蓝光发光二极管发出的蓝光即为该第一色光。由于该发光模块3的材料选用与细部结构态样为所属技术领域者所周知，且非为本发明的技术重点，因此不再多加赘述。

本发明该第一实施例利用较短波长的该第一色光(蓝光)激发所述量子点231产生波长较长的该第二色光与该第三色光(红光与绿光)，进而借由混光的方式形成白光，最后由该出光面222向外发出。此外，该第一实施例由于所述散射粒子232的设置，可有效地增加该第一色光激发所述量子点231的机率，而提升该第二色光与第三色光(红光与绿光)的强度，进而使得该发光装置1发出的白光因该红、绿光被补足而获得提升，达到广色域的目的。

由于本发明该光学膜2可具有不同的结构变化态样，因此，续以下述实施例说明该光学膜2的另一种结构态样。

参阅图2，图2所示为本发明该发光装置1的一个第二实施例，图2的绘制省略该发光模块3，仅表示出该光学膜2，本发明该第二实施例与该第一实施例大致相同，其不同的地方在于，该光学膜2的第一基材21还具有数个位于该入光面212的第一微结构213，该第二基材22还具有数个位于该出光面222的第二微结构223。

所述第一微结构213与第二微结构223的构成材料选自聚甲基丙烯酸甲酯(压克力)、聚氨酯(polyurethane，PU)、硅氧树脂(silicone)，或前述的一组合。且其形状可为相同或不同，较佳地，所述第一微结构213与第二微结构223的形状可为锥形、半圆形、正六角形、不规则的凹凸结构，或前述的一组合。此外，所述第一微结构213突出于该入光面212的高度为5μm至25μm，所述第二微结构223突出于该出光面222的高度为1μm至20μm。

于本实施例中，是以所述第一微结构213与第二微结构223的形状皆为正六角形为例来做说明。配合参阅图3，具体地说，所述第一微结构213与第二微结构223分别具有数个紧密排列且自该入光面212及该出光面222向上突出并呈正六角形的微透镜24，及数条围绕所述微透镜24的凹槽25。

本发明该第二实施例借由所述第一微结构213与第二微结构223的形状或高度的控制，进行聚光或使光源均匀分散，并可令进入该光学膜2的光线于接触所述第一微结构213与第二微结构223时产生多次的折射与反射而增加光路径，从而使含有该光学膜2的发光装置1除了能达到广色域的目的外，还兼具增亮及扩散的效果。

参阅图4，本发明该第一实施例与第二实施例的发光装置1，除了可应用于照明设备及相关领域外，也可应用于一个显示器，作为该显示器的背光源。图4所示即为一个含有该发光装置1的显示器4，该显示器4包含一个如该第一实施例的发光装置1，及一个面板41，该面板41位于该发光装置1的光学膜2的一侧，并借由该发光装置1所发出的光产生光学效果而呈现影像。该面板41包括偏光板、液晶、配向膜、彩色滤光片等结构，由于该面板41的细部结构与材料选用为所属技术领域者所周知，且可依现有技术加以实现，于此不再多加赘述。该显示器4即借由该发光装置1的设置而有效地提升色域范围，进而实现高质量的色彩效果，以使该具有广色域的显示器4所呈现出的色彩更为丰富、鲜艳，而能大幅提升用户的视觉感受。

综上所述，本发明该光学膜2由于所述散射粒子232的添加，使得由该发光模块3所发出的第一色光经由所述散射粒子232进行反射，而延长于该散射层23中停留的时间并有效地增加该第二色光与第三色光的强度，使得所述各色光的光强度可更佳均匀地分布。此外，该光学膜2还能借由所述第一微结构213与第二微结构223的设置，进行聚光或使光源均匀地分散。本发明借由该光学膜2的运用，从而可提供一种兼具高色域、高亮度，及高均匀度的发光装置1，不仅能满足市场需求并提升经济价值，还能将其应用于照明产业与显示器的背光模块上，使含有该发光装置1的显示器4能实现更高质量的色彩效果，满足消费者需求，以推动并拓展市场规模，确实能达成本发明的目的。

Claims (9)

1.一种光学膜，包含：一个第一基材、一个与该第一基材间隔相对的第二基材，及一层散射层，其特征在于：该散射层位于该第一基材与该第二基材间，并含有数个量子点与数个散射粒子，所述量子点于接受一个第一色光激发后，发出一个波长大于该第一色光的波长的第二色光，该第一基材具有相反的一个第一面与一个入光面，及数个位于该入光面的第一微结构，该第二基材具有一个朝向该第一面的第二面、一个相反于该第二面的出光面，及数个位于该出光面的第二微结构，所述第一微结构与第二微结构分别具有数个紧密排列且自该入光面及该出光面向上突出并呈正六角形的微透镜，及数条围绕所述微透镜的凹槽。

2.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：该第一色光还能激发所述量子点发出一个波长大于该第一色光的波长的第三色光，该第一色光为蓝光，该第二色光与该第三色光的其中一者为红光，另一者为绿光。

3.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：所述量子点的粒径介于1nm至50nm，所述散射粒子的粒径介于1nm至10μm。

4.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：该每一个散射粒子具有包覆于其表面的至少一层凝胶层，且该凝胶层的构成材料选自聚甲基丙烯酸甲酯、硅氧树脂、氨基钾酸酯、聚氨酯橡胶、聚丙烯，或前述的一组合。

5.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：所述散射粒子的构成材料选自二氧化硅、二氧化钛、二氧化锗、二氧化锆、三氧化二铝，或前述的一组合。

6.如权利要求1所述的光学膜，其特征在于：该散射层位于该第一面与该第二面间；该第一色光经由该第一基材的入光面通过该散射层，并由该第二基材的出光面射出。

7.如权利要求6所述的光学膜，其特征在于：所述第一微结构突出于该入光面的高度为5μm至25μm，所述第二微结构突出于该出光面的高度为1μm至20μm。

8.一种发光装置，包含：一个如权利要求1至7任一项所述的光学膜，及一个发光模块，其特征在于：该发光模块位于该第一基材的一侧，并发出该第一色光，该第一色光经由该第一基材进入该散射层，并激发所述量子点发出该波长大于该第一色光的波长的第二色光，所述各色光经混光后由该第二基材射出。

9.一种显示器，包含：一个如权利要求8所述的发光装置；及一个面板，其特征在于：该面板位于该发光装置的光学膜的一侧，并借由该发光装置所发出的光产生光学效果而呈现影像。

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